洞幽燭微，審視預(yù)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

徐明榮

一提起觀察、實(shí)驗(yàn)，教師頭腦中便會(huì)閃現(xiàn)“精心選擇典型、有結(jié)構(gòu)的材料”，然而在將抽象的概念轉(zhuǎn)化為具體行為時(shí)，稍有疏忽便會(huì)出現(xiàn)意想不到的差錯(cuò)。教師在課前預(yù)試實(shí)驗(yàn)中，纖細(xì)入微地審視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則會(huì)減少此類意外問題的出現(xiàn)。

一、比對原始數(shù)據(jù)，優(yōu)化材料品質(zhì)

為了探究物體的顏色與吸熱本領(lǐng)之間的關(guān)系，《怎樣得到更多的光和熱》（教科版五年級上冊）教材設(shè)計(jì)了“測量陽光下不同顏色紙袋內(nèi)的溫度變化”活動(dòng)。

下面是一位教師在課前試做本實(shí)驗(yàn)所取得的一組數(shù)據(jù)（表1）：

顯然，我們無法借助這樣一組數(shù)據(jù)來幫助學(xué)生建構(gòu)“深色物體比淺色物體吸熱快”的科學(xué)概念。困惑之余，該教師多次試做了實(shí)驗(yàn)，可依然得到了類似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這就排除了操作因素。然后，經(jīng)過對材料的一番細(xì)查，發(fā)現(xiàn)原來這些用來制作紙袋的都是A4復(fù)印紙，教師想當(dāng)然的認(rèn)為規(guī)格肯定一致的，就沒有仔細(xì)驗(yàn)看這些紙的厚薄。實(shí)際上學(xué)校里白色復(fù)印紙是80g，而紅色復(fù)印紙是70 g的。紅紙雖然吸熱能力比白紙強(qiáng)，但因紙厚傳遞熱量的速度也慢，所以紙袋內(nèi)溫度計(jì)所顯示的讀數(shù)，并不是兩種顏色的紙吸熱本領(lǐng)的真實(shí)寫照。當(dāng)改用同一規(guī)格的紙（80g）制作紙袋后，實(shí)驗(yàn)就取得了預(yù)期的效果（表2）：

同樣，為了幫助學(xué)生正確認(rèn)識到“紙面光滑，反光能力強(qiáng)，吸收光的能力也就弱”這一特點(diǎn)，還選用了鋁泊紙作為本實(shí)驗(yàn)組中的一個(gè)對比樣本。我們科學(xué)教師應(yīng)特別留意選用最合適的鋁泊紙。比如，一教師用學(xué)校配套實(shí)驗(yàn)箱里的鋁泊做實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到了下面一組數(shù)據(jù)（與取得表1數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)同步所測）：

原來，金屬的傳熱性能極佳，因此所測到的袋內(nèi)溫度遠(yuǎn)高于其他顏色的紙。因此，我們不妨選用口香糖的內(nèi)包裝鋁泊紙作實(shí)驗(yàn)材料，效果比較明顯。請看與取得表2數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)同步的記錄：

可見，什么樣的材料將建構(gòu)成什么樣的概念。根據(jù)課前試做實(shí)驗(yàn)所獲取的數(shù)據(jù)，來檢測所準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)材料的品質(zhì)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化。

二、辨析問題數(shù)據(jù)，發(fā)掘指導(dǎo)節(jié)點(diǎn)

課前預(yù)試實(shí)驗(yàn)不僅能檢測材料的品質(zhì)，更是為了掌握在實(shí)驗(yàn)操作過程中各種可能出現(xiàn)問題之處，使科學(xué)教師能有的放矢地在課上展開實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

做探究物體吸熱與陽光直射、斜射關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，是《怎樣得到更多的光和熱》一課的另一探究重點(diǎn)。教材設(shè)計(jì)了“把三個(gè)同樣的黑色紙袋分別按和地面水平、垂直、和太陽光垂直的方式擺放，看看哪個(gè)升溫快”這組實(shí)驗(yàn)?？此圃搶?shí)驗(yàn)操作比較容易，實(shí)際上在課前的第一次預(yù)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們測量到和地面水平的紙袋內(nèi)的溫度計(jì)示數(shù)上升得最快，遠(yuǎn)超了與太陽光垂直的方式。顯然不符合“物體與陽光垂直比傾斜吸熱快”。產(chǎn)生這一問題的原因是，教師沒有真正理解“和地面水平”這一擺放方式的要領(lǐng)，直接將紙袋平放在地面上了。于是，紙袋既吸收上面的太陽光熱量，又經(jīng)熱傳遞吸收著地面所儲(chǔ)存的太陽能，溫度計(jì)的讀數(shù)當(dāng)然會(huì)飆升了。那些已經(jīng)長時(shí)間接受太陽照射、用吸熱能力強(qiáng)的材料鋪設(shè)的地面，情況尤為突出。

因此，教師課上展開實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)時(shí)，應(yīng)將此作為操作指導(dǎo)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，可提示學(xué)生：將平放的紙袋擱空，以免地面所傳遞給紙袋的熱量影響了溫度計(jì)示數(shù)的準(zhǔn)確性。如，按右圖所示的方式，我們在某天中午再次試做實(shí)驗(yàn)時(shí)，測到了這樣一組理想的數(shù)據(jù)：

此外，還應(yīng)提示學(xué)生觀測數(shù)據(jù)時(shí)，注意自己的站立位置，不要因自己的影子落在紙袋上而影響了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

三、抓住意外數(shù)據(jù)，建構(gòu)深究機(jī)會(huì)

優(yōu)秀的預(yù)試實(shí)驗(yàn)不僅是為了教師的指導(dǎo)，也是給學(xué)生去建構(gòu)更好的深究機(jī)會(huì)?！对鯓拥玫礁嗟墓夂蜔帷芬徽n中的兩組實(shí)驗(yàn)均需在室外進(jìn)行的，存在著許多影響實(shí)驗(yàn)效果的不確定因素，而這恰巧可轉(zhuǎn)化為學(xué)生體驗(yàn)知識復(fù)雜性的真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境。教師就要注意充分利用這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境，成功地支持學(xué)生對所學(xué)知識的全面而深刻的意義建構(gòu)。

例如，本課的兩組對比實(shí)驗(yàn)時(shí)間均長達(dá)10分鐘，下表是筆者在課前預(yù)試實(shí)驗(yàn)所獲取的數(shù)據(jù)：

與表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不同的是，紙袋的溫度并不一定是隨著時(shí)間的增長而升高的，甚至反而出現(xiàn)了下降現(xiàn)象。這組看似意外的數(shù)據(jù)，其實(shí)在具體的實(shí)驗(yàn)過程中并不鮮見。各組學(xué)生實(shí)驗(yàn)的起始時(shí)刻不盡相同，而且實(shí)驗(yàn)過程中受天空中漂移的云層，以及無規(guī)律的風(fēng)吹等自然條件的影響，各組所測量到的數(shù)據(jù)自然也各不相同。

正由于課前教師對自己預(yù)試所獲數(shù)據(jù)的洞悉秋毫，對在課上可能會(huì)出現(xiàn)的種種情形就有了更為精確的把握，對于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)也更具針對性。因此，教師就不會(huì)刻意去追求實(shí)驗(yàn)外在形式上的統(tǒng)一，而是善于引導(dǎo)學(xué)生分析在不同的時(shí)間、不同的情境下獲取，或者用不同的方式，如統(tǒng)計(jì)表或折線統(tǒng)計(jì)圖等加以呈現(xiàn)的事實(shí)與數(shù)據(jù)。在異中求同的思維過程中，積極建構(gòu)基于對事物內(nèi)在性質(zhì)、事物之間相互聯(lián)系全面理解與掌握的知識，從而拓展了探究的層次，有效促進(jìn)了學(xué)生對于自然事物的復(fù)雜性和問題多面性的認(rèn)識。